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Un algoritmo supera a los pilotos profesionales de drones

Un algoritmo creado en la Universidad de Zurich ha conseguido por primera vez superar en destreza y rapidez a los pilotos profesionales de carreras de drones.

Para ser útiles, los drones deben ser rápidos. Debido a la duración limitada de la batería, deben completar cualquier tarea que tengan (buscar sobrevivientes en un lugar de desastre, inspeccionar un edificio, entregar carga) en el menor tiempo posible. Y es posible que tengan que hacerlo pasando por una serie de puntos de referencia como ventanas, habitaciones o ubicaciones específicas para inspeccionar, adoptando la mejor trayectoria y la aceleración o desaceleración correcta en cada segmento.

El nuevo sistema autónomo es capaz de encontrar la trayectoria más rápida para guiar un quadrotor, un dron con cuatro hélices, a través de una serie de puntos de referencia en un circuito. «Nuestro dron superó la vuelta más rápida de dos pilotos humanos de clase mundial en una pista de carreras experimental», dice en un comunicado Davide Scaramuzza, quien dirige el Grupo de Robótica y Percepción en UZH y el Gran Desafío de Robótica de Rescate de NCCR Robotics, que financió la investigación.

«La novedad del algoritmo es que es el primero en generar trayectorias de tiempo óptimo que consideran completamente las limitaciones de los drones», dice Scaramuzza. Los trabajos anteriores se basaron en simplificaciones del sistema cuadrotor o de la descripción de la ruta de vuelo y, por lo tanto, no fueron óptimos.

«La idea clave es, en lugar de asignar secciones de la ruta de vuelo a puntos de ruta específicos, que nuestro algoritmo simplemente le diga al dron que pase por todos los puntos de ruta, pero no cómo o cuándo hacerlo», agrega Philipp Foehn, estudiante de doctorado y primer autor del documento.

Las cámaras externas proporcionan información de posición en tiempo real.

Los investigadores hicieron que el algoritmo y dos pilotos humanos volaran el mismo quadrotor a través de un circuito de carreras. Emplearon cámaras externas para capturar con precisión el movimiento de los drones y, en el caso del dron autónomo, para brindar información en tiempo real al algoritmo sobre dónde estaba el dron en cualquier momento. Para asegurar una comparación justa, los pilotos humanos tuvieron la oportunidad de entrenar en el circuito antes de la carrera. Pero el algoritmo ganó: todas sus vueltas fueron más rápidas que las humanas y el rendimiento fue más consistente. Esto no es sorprendente, porque una vez que el algoritmo ha encontrado la mejor trayectoria, puede reproducirla fielmente muchas veces, a diferencia de los pilotos humanos.

Antes de las aplicaciones comerciales, el algoritmo deberá volverse menos exigente computacionalmente, ya que ahora la computadora tarda hasta una hora en calcular la trayectoria óptima en el tiempo para el dron. Además, por el momento, el dron depende de cámaras externas para calcular dónde estaba en cualquier momento. En el trabajo futuro, los científicos quieren utilizar cámaras a bordo. Pero la demostración de que un dron autónomo puede, en principio, volar más rápido que los pilotos humanos es prometedora. «Este algoritmo puede tener enormes aplicaciones en la entrega de paquetes con drones, inspección, búsqueda y rescate, y más», dice Scaramuzza.